基于核心素养培养的高中化学教学设计与实践

李香艳　王朝晖　张贤金

摘 要 根据“工业合成碳酸钠”的内容特点，以化学史的发展为主线，设计“自主设计”“经典模仿”“继承与发展”等阶段，引导学生 像科学家一样思考并解决问题，在教学过程中落实核心素养，并提出基于核心素养培养的教学建议：真实情境、教学任务、 教学评一体化。

关 键 词 化学学科核心素养;教学设计;化工生产;纯碱工业

依据《普通高中化学课程标准（2017年版）》，高中 化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化 观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究 与创新意识”“科学态度与社会责任”。化学学科核心 素养是学生通过化学学科学习而逐步形成的正确的 价值观念、必备品格和关键能力。因此，高中化学教 师应改变教育观念，将培养学生的化学学科核心素养 作为终极目标，在实际教学中渗透化学学科核心素 养，从而为社会培养真正的人才。笔者以“工业合成 碳酸钠”为例，在借鉴王钦忠、高明教学案例的基础 上，^[1]以“发展学生核心素养”为指导思想，设计了一 节公开课，以期能为发展学生的核心素养做一些 尝试。

一、基于核心素养培养的教学设计

1. 教学思路设计

纯碱工业是发展较早且至今仍然非常重要的基 础化學工业之一。在化学工业发展史上，侯氏制碱法 的创立是技术继承与创新的典范，也是中华民族对世 界化工技术发展的杰出贡献。

本节课以化学史的发展为主线，通过“自主设计” “经典模仿”“继承与发展”等阶段，引导学生像科学家 一样去思考问题及解决问题，切身感受侯德榜在氨碱 法的基础上对纯碱制造技术的创新，帮助学生形成 “创新意识”，并通过介绍侯氏制碱法出现的历史背 景，让学生感受我国伟大化学工作者坚韧不拔、勇于 创新的优秀品质，渗透“科学态度”的培养，及“社会责 任感”的形成，同时通过学生在一节课中不断地对比、 评价工业流程图，帮助学生建构化工思维模型，最后 通过练习巩固，应用该模型，形成学生的“模型认知” 核心素养。

2. 教学目标设计

新一轮课标的修订，提出以“核心素养”融合并统 领“三维目标”，以“学科核心素养培养为目标”的课堂 教学，应该围绕核心知识、关键能力和核心品质三个 方面展开有效教学，^[2]因此将教学目标设定如下：

（1）核心知识目标

知道纯碱是一种重要的基本化工原料，能说明氨 碱法制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出相应 的化学方程式;理解工业上利用物质的溶解度、同离 子效应等相关知识来分离、提纯物质的方法。

（2）核心能力目标 帮助学生改变科学思维，以化工视角认识化工合 成及评价工业流程，从而建构化工思维模型;通过该 模型的建构过程，渗透模型建构思想，帮助学生养成 发现模型、建构模型并运用模型解决问题的能力。

（3）核心品质目标 通过“自主设计合成碳酸钠工业流程”的环节，让 学生体验当一次化学工作者，从而激发学生的学习兴 趣及探究欲;通过两个经典流程图的学习，让学生感 受化学家的智慧，欣赏化学之美，激发学生学习化学 的兴趣;通过两种经典制碱法的对比，渗透绿色化学 观、物质循环利用观、能源综合利用观等思想;通过介 绍侯德榜的生平事迹及对我国化工生产的贡献，让学 生领略科学家严谨求实的科学态度和无私高尚的人 格，激发学生的爱国热情;通过介绍侯氏制碱法出现 的历史背景，让学生感受我国伟大化学工作者坚韧不 拔、勇于创新的优秀品质。

设计意图：完全抽象的知识是弱情境甚至是无情 境的，而素养是全情境的。^[3]因此，与生产生活实际相 联系的内容一直以来都是学生的学习兴趣点，让学生 感受到学有所用，并能开拓眼界、发现日常生活中常 见的物质的多种用途，彰显化学科学的社会价值，激 发学生的学习兴趣及探究欲，积极主动设计合成路 线，体验当一次科学家，重走科学家走过的路，感受科 学探究的历程，从而培养学生的问题解决能力和实践 创新能力，强化学生的探究意识、社会责任感和科学 精神。

从课堂实际看，学生对NazCOj的用途了解较少， 当教师介绍完NazCOj的实际用途及每年我国对纯碱 的具体需求数据后，学生感受到制造纯碱的必要性和 重要性。因此，当教师布置任务让学生自主设计合成 路线后，学生的热情很高。从学生的设计成果及相互 评价环节来看，一部分学生的头脑中已有初级的、朴 素的化工思维，如知道应选择廉价易得的原料、物质 的循环利用、工业废物的处理等;还有学生提出“逆推 法”，即从元素组成上看，要制得NazCOj，应选择含有 Na⁺和CO3^2-的原料，即从元素角度分析要得到产物需 寻找具有相同元素的反应物，即元素守恒观，可为后 面的原子利用率打下基础。可见，学生头脑中已有一 些简单的化工思维，适度地引导学生总结出化工合成 中应注意的问题、总结如何评价一个化工流程，初步 形成化工思维模型。

设计意图：氨碱法即索尔维制碱法是人类历史上 最经典的制碱法之一，将经典的氨碱法（见图 1）展示 给学生，教师通过设置“问题链”（问题1：氨碱法选择 了什么原料？问题 2：氨碱法的核心反应是什么？问 题 3：氨碱法的产物有哪些？问题 4：作为化工流程氨 碱法的优缺点是什么？）引导学生利用已有化工思维 模型评价氨碱法的流程，欣赏整个设计的精妙之处： 如原料NaCl、CaCO₃选择廉价易得的海盐和石灰石、物 质（NH₃、CO₂）实现了循环利用等;学生在讨论交流中 基本可发现这两个明显的优势及废物CaCl₂的问题， 在教师的引导下，能从原子利用率的角度分析CaCl₂ 的影响，即来自于原料NaCl、CaCO₃的一半CaCl₂作为 工业产物，没有得到运用，因此成为废物，污染环境， 且造成原子利用率低，是氨碱法最明显的缺点。此环 节的设置可引导学生更加细致地评价流程，继续完善 化工思维模型。对于CaCl₂可作为融雪剂的用途可作 为信息提供给学生，引导学生用发展的眼光看待 事物。

对于氨碱法原理的介绍，可通过信息的形式提 供。在不同温度下的溶解度表（表1）及溶解度随温度 变化图（图2）提供给学生，再通过设置“问题链”，引发 学生的思考：问题1：为何选择饱和N aC l溶液？问题 2 ：先通NH₃还是CO₂，为什么？问题3 ： NaHCO₃为什么 要标沉淀符号？这三个问题要求学生从微观层面分 析反应原理，教师可从电离平衡、化学平衡移动、物质 溶解度、同离子效应等方面，引导学生分析反应原理， 认识反应的本质，感受科学家在设计工业合成路线时 应考虑的种种因素，切身感受科学探究过程。

“科学态度与社会责任”是化学学科的实践能力， 是对化学学科价值很好的诠释。比利时化学家索尔 维是一个伟大的化学家，他不仅发明了索尔维制碱 法，降低了制碱成本，提高了纯碱产率，同时他也是索尔维会议的资金支持者，他对科学的贡献很大。因此，向学生介绍索尔维及其生平事迹可培养学生的社。

设计意图：联合制碱法（见图3）是将纯碱的制造 与合成氨生产联合起来的一种方法。这种联合生产 的方法是化学工业的发展方向，缩短了生产流程，节 省投资，降低生产成本，减少环境污染，有利于可持续 发展，在化工生产中具有普遍意义。将联合制碱法的 精髓“联合”介绍给学生，让学生感受到化学工作者的 智慧及创新精神，完善化工思维模型。

联合制碱法即侯氏制碱法，是侯德榜先生及其团 队智慧的结晶，该流程在继承氨碱法优点的基础上， 对其进行了改良，引导学生发现其不同，渗透用发展 的眼光看问题，从索尔维制碱法产生的大量工业废 物，到侯氏制碱法的零污染零排放，科学家们在不断 地改进方法，以期用好化学这把“双刃剑”，让它更好 地为人类服务，实现“绿水青山”的梦想。

化学史是让学生切实体验严谨的科学态度、科学 精神的一种很好的形式。通过介绍侯德榜的相关生 平事迹及侯氏制碱法出现的历史背景，即侯德榜是如 何在艰苦的环境下因地制宜、改良氨碱法最终形成联 合制碱法的化学史部分，正是化学学科核心素养中 “科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”的完 美呈现。从实际课堂来看，这部分化学史的介绍掀起 了课堂气氛的小高潮，对增强民族自豪感及自信心起 到了很好的效果。

设计意图：本节课在“自主设计?经典模仿?继 承与发展”的过程中不断完善化工思维模型（如图 4）。 模型的应用是模型中最重要的部分。因此，带领学生 应用所学的化工思维模型来分析具体题目，再次巩固 所学模型，达到学以致用的目的。同时在本节小结 中，引导学生从从核心知识、核心能力以及核心品质 角度总结这节课的收获，培养学生“每课有反思，每天 有反省，每周有总结”的好习惯。

二、基于核心素养培养的高中化学教学建议 核心素养不是一朝一夕就可以培养形成的 ，它需 要一个长期的、潜移默化的过程，需要各个学段、各个 科目的教师相互协同、共同培养，实现核心素养由初 级到高级的逐步累加效应，从而培养真正的具有核心 素养的人。化学教师在化学教学中应结合化学学科 的特点，选择丰富多样的教学素材，从而为核心素养 的培养贡献自己的一份力。

基于真实情境培养核心素养

真实情境是完成教学过程的重要载体，让学生置 身于真实的情境中，成为知识的主动参与者、主动探 索者，而不是知识的被动接受者，对于学生学习的积 极性、主动性都有很好的激励作用，同时对于学生核 心素养的培养具有重要意义。本节教学设计中，以纯 碱在工业生产及生活中应用广泛为起点，让学生在真 实情境中开启化工合成之路，在自主设计、经典模仿、 化学史介绍中不断感受化工生产真实情境中的各种 因素，真实感受化工合成的过程，体验化学工作者的 工作日常。课后学生普遍反映本节课真实有趣，让他 们感受到了化学的魅力和价值。

2. 设计学习任务发展核心素养 学习任务的完成是学生核心素养培养的重要过 程，教师在教学过程设计环节应充分融入核心素养， 通过学习任务的完成过程，培养学生的核心素养。本 节教学设计中，共设计了4个教学环节，而这4个教学环节均有不同的核心素养任务，如表2所示。

教师通过四个教学环节的实施，完善了化工思维 模型，同时利用化学史的介绍，让知识更立体更生动。 很多学生课后均表示要以侯德榜为榜样，为祖国的强 大贡献自己的一份力。

3. 教学评一体化落实核心素养

教学评价应重视过程性评价，应渗透在各个教学 环节中。本节教学设计中，设计评价方式有自我評 价、组内互评、教师点评等多种评价方式相结合，以过 程性评价为主，如环节一中让学生自主设计合成碳酸 钠，学生在展示设计思路的过程中，教师应及时发现 闪光点进行鼓励及肯定，同时在生生互评中，也可对 评价者的评价角度等进行肯定及鼓励，积极的评价能 引导学生朝着目标前进，激发学生的探索欲望，提升 学生的科学探究能力，进而培养核心素养。

参考文献：

[1]王钦忠，高明.浅议中学化学教学联系化工案例的思 考与实践[J].化学教学，2018（2）.

[2]刘凯，张贤金，吴新建.化学核心素养培养的课堂效度

评析一以“化学平衡的移动”为例[J].化学教育，2017（5）.

[3]杨健，徐晓燕，金弢.PISA的启示：探索从知识到素养 的教学路径[J].化学教学，2015（1）.

（责任编辑：张贤金）